西藏邬郁盆地砂岩中铀矿化特征及形成机理探讨

李盛俊，李宝新，胡伟

（四川省核工业地质调查院，成都 610061）

西藏邬郁盆地砂岩中铀矿化特征及形成机理探讨

李盛俊，李宝新，胡伟

（四川省核工业地质调查院，成都 610061）

邬郁盆地砂岩中铀矿的发现填补了西藏冈底斯成矿远景带铀矿的空白，深入研究铀赋存状态对后期勘查工作具有重要的指导意义。文章详细阐述了邬郁盆地砂岩中铀矿化特征，应用薄片鉴定、α放射性照相、电子探针和化学分析方法联合研究砂岩中铀的赋存状态。铀主要以矿物铀石形式呈微小颗粒浸染状分布在碱性长石和黑云母之间，其次以吸附形式赋存在基质、矿物颗粒边缘以及有机质中，偶见有与草莓状黄铁矿共生的沥青铀矿。电子探针和化学分析显示富铀矿石中稀土元素明显高于贫铀矿石和围岩。含矿层砂岩热液蚀变较强，主要为碳酸盐化、绢云母化、金属硫化物化、沸石化。结果表明邬郁盆地砂岩中铀矿的形成是以热液作用为主，后期有淋积作用的参与。

邬郁盆地；砂岩；铀矿化特征；铀的赋存状态；热液作用

西藏自治区地质构造独特，成矿条件优越，铬、铜、钼、铅、锌、铁、金、银、盐湖等矿产资源勘查工作已经取得了突破性进展，但是铀矿地质勘查工作几乎为空白。自2006年以来，四川省核工业地质调查院在西藏冈底斯成矿带开展了铀矿地质调查，首次在南木林县邬郁盆地砂砾岩中发现了铀矿体［1-2］，取得了一些新认识。笔者试图通过砂岩中铀矿特征、岩矿鉴定与化学分析数据联合研究邬郁盆地砂岩中的铀矿成矿机理，以期为后期勘查工作提供依据。

1 区域地质概况

邬郁盆地呈NE向展布，长约30 km，宽4～12 km，面积约270 km2，位于冈底斯—念青唐古拉构造带南部，次级构造单元位于念青唐古拉弧背断隆与冈底斯中—新生代火山岩浆弧的接触带。邬郁盆地是碰撞造山阶段在古火山机构基础上形成的山间断陷盆地［3］，盆地基底为前震旦系念青唐古拉岩群变质岩系和白垩系—古近系火山熔岩、火山碎屑岩、花岗岩以及碎屑岩夹层，盆地盖层为新近系火山碎屑岩和陆相沉积岩［4］，盖层主体为嘎扎村组和宗当村组（图1）。

嘎扎村组由火山熔岩、火山碎屑岩夹砂砾岩组成（图2），可划分为3段：下段主要由紫红色安山岩、火山集块岩和灰白色凝灰岩组成，砖红色英安岩侵入安山岩中，在英安岩中有铀矿体产出。中段为冲积扇相、河流相砂砾岩，可细分为2个岩性段，第1岩性段为河流相紫红色、灰色、灰绿色粗砾岩、砂岩夹薄层灰色泥岩，厚度60～80 m，该岩性段是嘎扎村组的主要含矿岩系，铀矿化主要产于凝灰岩与砾岩接触面和沉积间断面上；第2岩性段为灰色砂岩、泥岩夹紫红色砾岩，厚度40～60 m；上段为灰白色凝灰岩、集块岩夹薄层泥岩、砂岩、白云岩，厚度约220 m。

宗当村组为河流、湖泊相砂砾岩（图2），可分为两段：下段为厚层状砖红色、灰色砾岩，向上渐变为灰色砂岩夹泥岩，该段为宗当村组的主要含矿岩系，厚度约100 m；上段为灰色砂岩夹砾岩，厚度大于140 m。

图1 邬郁盆地铀矿地质略图Fig.1 Geological Sketch map of uranium deposit in Wuyu basin

盆地构造主要为断裂构造，总体分为近EW和近SN向断层两组。盆地北缘F15断层为切穿盆地基底的区域性深大断裂，控制了盆地的形态和铀矿体的产出，受其影响发育多条近EW向次级断层，沿断层发育沸泉。近SN向断层主要出露盆地北部，分别在嘎扎、芒热和堪珠向南沿入盆地。

图2 邬郁盆地东部铀矿区综合柱状图Fig.2 Stratigraphic column of uranium ore area in east of Wuyu basin

2 砂岩中铀矿化特征

铀矿（化）体主要集中在邬郁盆地嘎扎村组、宗当村组砂岩、砾岩、凝灰岩、英安岩和石英斑岩中，砂砾岩中的铀矿是前期勘查工作的重点方向，嘎扎村组中段砂砾岩和宗当村组下段砂砾岩是主要目的层位，在邬郁盆地东部堪珠村一带已经发现铀矿体。

图3 邬郁盆地东部167勘探线剖面图Fig.3 Profile exploration Line 167 of uranium deposit in the east of Wuyu basin

2.1 矿体特征

砂岩中铀矿化受岩性接触界面、沉积间断面和热液蚀变控制，主要矿体产在嘎扎村组下段凝灰岩和中段砂砾岩界面上（图3），次要矿体产在嘎扎村组中段砂砾岩沉积间断面上，均为盲矿体。矿体大小悬殊，走向长200～300 m，倾向延伸100～600 m；矿体平均厚度0.42～3.92 m；矿体平均品位0.053 9% ～0.107 0%；矿体呈板状、似层状产出；矿体走向、倾向与含矿层一致或基本一致，倾向155°～170°，倾角30°～44°。

2.2 矿石特征

在邬郁盆地北缘两个钻孔中选择5个代表性样品（样品编号：b-8、b-9、b-22、b-23 和b-24）进行本次研究工作。铀矿化的岩石类型主要是宗当村组深灰色杂砂岩、不等粒长石岩屑砂岩，中-细粒胶结砂状结构（图4A）。砂岩中碎屑矿物成分主要为斜长石、石英、黑云母和火山岩屑，偶见有沸石（图4B）和金属硫化物，沿裂隙分布有机沥青（图4C），沥青呈定向或半定向；基质主要为火山碎屑或微细粒的碎屑物和乳浊状模糊不清的物质组成。碎屑颗粒接触部位以及基质中发育绢云母化（图4D），表明热液作用强烈。5个样品中铀、钍、钇含量和稀土总量分析结果见表1。

2.3 铀的赋存状态

对样品薄片进行放射性照相（核乳胶照相），按照径迹特征分析样品中铀的赋存状态，根据分析结果进行电子探针分析，研究铀赋存特征。在进行点定量分析之前，首先用背散射电子图版像观察待分析颗粒，然后在一个颗粒上选择多个区域进行点分析。由于铀含量较低的样品中铀矿物很难测定，因此只对b-9样品进行铀赋存特征研究。化学分析、薄片鉴定、放射性照相以及电子探针分析均由核工业北京地质研究院实验室完成。

样品总体的径迹稀少且分散（图5A），通过局部观察，样品中铀的存在形式有吸附形式铀、类质同象铀和独立铀矿物。

图4 邬郁盆地含铀砂岩薄片特征Fig.4 Microscopic images of mineral in thin section of sandstone uranium-bearing，Wuyu basin

表1 邬郁盆地铀矿点岩矿石化学分析结果Table1Chemical analysis of rocks and ores from uranium occurrence in Wuyu basin

2.3.1 吸附形式铀

主要吸附在砂岩基质、矿物颗粒边缘或矿物颗粒裂隙中。显微放射性照相显示矿石中吸附形式铀以分散状分布（图5D、E、F），无明显富集微区。电子探针分析显示这类被吸附铀是六价的UO3分子或超显微状UO3矿物相，主要成分UO3含量平均值56.89%，SiO2平均含量18.46%，含少量的Y2O3、P2O5、Al2O3、CaO和Na2O（表2）。

2.3.2 类质同象铀

类质同象铀主要赋存在矿化砂岩的重矿物锆石中，显微放射性照相显示径迹稀少（图5C）。这类形式铀不具有实际意义，并不构成矿化过程铀增量，而只包含在铀矿化前砂岩的背景铀含量份额中，因此，仅仅算作铀矿石中铀的一种极次要的赋存形式［5］。

图5 邬郁盆地砂岩中铀矿石薄片径迹特征Fig.5 Alpha-fission track microscopic images of uranium ores in sandstone of Wuyu basin

2.3.3 独立铀矿物

独立铀矿物主要有铀石和沥青铀矿，显微放射性照相显示为密集的放射状径迹特征（图5B）。电子探针背散射电子图像显示铀石呈微细颗粒状、侵染状分布于碱性长石颗粒间以及黑云母裂隙中（图6A、B、C），沥青铀矿与高岭石化的长石共生。偶见沥青铀矿和草莓状黄铁矿共生（图6D），其中沥青铀矿主要成分UO2平均含量88.02%，含少量SiO2、As2O5、CaO、TiO2和FeO（表2）。

图6 邬郁盆地铀矿点铀矿物及其共生矿物的电子探针背散射（BSE）图Fig.6 BSE image of uranium mineral and the assemblage in Wuyu uranium occurrence

表2 邬郁盆地砂岩中铀矿物化学成分的电子探针分析结果Table 2Electronic probe result of uranium mineral from Wuyu sandstone-hosted uranium occurrence

表2 （续）

2.4 围岩蚀变

围岩蚀变主要硅化、碳酸盐化、硫化物化、绿泥石化和绢云母化。

硅化：发育在西矿段天葬台一带，呈椭圆状，面积约0.8 km2。

碳酸盐化：发育在砂砾岩中，蚀变程度较弱，主要呈胶结物形式出现，主要有菱铁矿、白云石、铁白云石和方解石，部分样品中可见方解石交代长石和凝灰质杂基。

硫化物化：见雄黄、雌黄等矿物呈星点状广泛分布于凝灰质砂岩中。见零星辉锑矿。

绿泥石化：主要发育在嘎扎村组凝灰岩中，而砂岩中发育较少，表现特点为自嘎扎村组中段砂砾岩分界面向两端，绿泥石化逐渐减弱。

绢云母化：在邬郁盆地各类岩性中广泛发育，一般程度较低，在火山岩中的长石、基质均有不同程度的绢云母化，在砂岩、砾岩中主要在长石颗粒中普遍发育绢云母化。

3 铀富集机理

3.1 热液作用

在邬郁盆地盖层形成过程中，经历了多次火山构造热液作用［3］。盆地东部嘎扎村组中段和宗当村组砂砾岩层红化、铁白云石化和菱铁矿化强烈。盆地东部堪珠村以西，嘎扎村组下段凝灰岩硅化，铀矿化产于硅化凝灰岩南部边缘；宗当村组底部为铁白云石化含砾砂岩，是铀矿化的主要产出部位，上部为凝灰质砂岩，发育大量雄黄、雌黄等中低温热液条件下形成的金属硫化物。

在富铀矿石中发育大量的铀石，全岩分析显示，富铀矿石中钍含量明显增高，达到93.8 μg·g-1，表明该类铀石是在一定温度的热水或热液成矿环境中生成［6-7］。矿石矿物以铀石为主，其次为沥青铀矿，矿石稀土总量与铀含量大致呈正比关系（表1）。

邬郁盆地砂岩中铀矿化围岩蚀变、矿石矿物特征和稀土总量均显示出明显的热液成矿作用。

3.2 淋积作用

邬郁盆地西部宗当村组下段砂体局部褐铁矿化，铀矿化（体）呈板状，埋藏浅（30～80 m）。在盆地东部硅化凝灰岩边缘，地表氧化较强，发育次生铀矿物。铀主要以吸附状态赋存在基质、矿物颗粒边缘以及裂隙中，含有少量的钇（Y），这与我国西北地区典型层间氧化带砂岩型铀矿中氧化前锋线稀有元素富集特征相似［8］。4价铀矿物沥青铀矿发育较少，局部沥青铀矿与草莓状黄铁矿共生，并且矿物中钍含量极低，说明为一种还原外生的沉积环境。另外铀镭系数分析结果表明，邬郁盆地含矿层地表明显偏镭而深部明显偏铀［2］。这些特征表明邬郁盆地砂岩型铀矿存在淋积成矿作用。

3.3 铀富集机理

结合邬郁盆地地质背景和上述分析，笔者认为邬郁盆地砂岩中铀富集成矿经历了火山岩浆作用、淋滤再富集成矿过程。念青唐古拉岩群是冈底斯富铀结晶基底，中新世碰撞造山导致软流圈上涌，上升的地幔热流导致冈底斯带下地壳岩石和俯冲残留洋壳形成混合岩浆区，岩浆上升形成嘎扎村组火山岩［9］。在岩浆演化晚期，残余热液中铀含量增高，富铀热液或岩脉沿贯通断裂F15及其次级断层上升，在构造裂隙面、地层岩性界面等有利的地球化学障部位充填交代而导致矿质沉淀富集成矿。在中新世后期研究区构造活动较为平静，使得前期形成的矿体得以保存，同时在表生作用下，在局部地段形成潜水氧化型铀矿。

含矿目的层宗当村组、嘎扎村组的岩石组合为火山岩夹砂砾岩，且砂砾岩厚度延伸稳定，后期热液蚀变作用明显。F15断层为切穿盆地基底的近EW向区域性压扭断层，是沟通深部岩浆热液的主要通道。砂岩中铀矿化主要集中凝灰岩与砂砾岩的接触界面、砂砾岩中的沉积间断面上，热液蚀变明显。因此邬郁盆地砂岩中铀矿地质勘查工作应以断裂构造与岩性接触面、沉积间断面及热液蚀变耦合部位为主要方向。

4 结论

邬郁盆地处于冈底斯火山岩带南部，在盆地嘎扎村组和宗当村组砂岩中首次发现铀矿体，矿体受热液蚀变、岩性界面和沉积间断面控制。矿体呈板状、似层状，矿石主要为中细粒杂砂岩、砾岩，富含有机质和火山碎屑。矿石矿物主要有铀石、沥青铀矿，铀石呈微小颗粒浸染状分布于长石、黑云母颗粒间，其次为沥青铀矿，与草莓状黄铁矿共生。富铀矿石稀土含量明显增高。围岩蚀变主要为碳酸盐化、红化、硫化物化、绿泥石化和绢云母化。

盆地砂岩中铀矿化特征与典型的砂岩型铀矿具有较大的差别，矿体呈板状、似层状，不发育层间氧化带，以热液蚀变为主，仅在局部见有淋积氧化带。

盆地砂岩中铀的富集机制是以热液作用为主导，后期在表生作用下于局部形成潜水氧化带型铀矿。盆地北缘F15断层为切穿盆地基底的深大断裂，也是岩浆热液上升的主要通道。因此在今后的地质勘查工作中应将断裂构造、岩性界面和热液蚀变耦合部位作为重点勘查对象。

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Discussion on characteristics and formation mechanism of uranium mineralization in sandstone of Wuyu basin，Tibet

LI Shengjun，LI Baoxin，HU Wei
（Sichuan Nuclear Geology Institute，Chengdu 610061，China）

Objective：Uranium deposit in sandstone of Wuyu basin was discovered for the first time in Gangdese metallogenic belt，Tibet.The understanding of uranium occurrence is of important guiding significance for the uranium exploration in the area.The paper expounds the characteristics of uranium mineralization in sandstone of Wuyu basin.Thin section analysis，α radiography photo，electron probe analysis and chemical analysis were used to study the uranium occurrence in sandstone of Wuyu basin. Coffinite is the major u-bearing mineral which existed as a tiny particles disseminated between alkali feldspar，biotite，and the minor as adsorbing uranium in the matrix at the edge of mineral particles and organic matter.Uraninite is occasionally associated with framboidal pyrite.Electron microprobe and chemical analysis shew that REE are significantly higher in the uranium-rich ore than uranium depleted ore and wall rock.Hydrothermal alteration in the sandstone of hosting formation is strongly occurred as carbonatization，sericitization，metal sulfide and zeolitization.It is shown that hydrothermal process developed during the formation of uranium metalization in sandstone of Wuyu basin，but illuviation was participated in the late.

Wuyu basin；sandstone；characteristics of uranium mineralization；existing state of uranium；hydrothermal process

P585；P619.14

A

1672-0636（2015）04-0222-09

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.04.006

受中国地质调查局大调查项目（项目编号：1212011220776）和中央地质勘查基金项目（项目编号：2013541004）资助。

2014-12-16；

2015-10-04

李盛俊（1982—），男，山西介休人，硕士研究生，工程师，主要从事铀矿地质调查评价工作。E-mail:117540998@qq.com